PROJETOS DE MAQUINAS - ELEMENTOS DE UNIÃO

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CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA
Jefferson Alberto Corrêa Boas Ra:N302690
ELEMENTOS DE UNIÃO (E.U.) 
MANAUS / AM
2021
Jefferson Alberto Corrêa Boas Ra:N302690
ELEMENTOS DE UNIÃO (E.U.) 
Trabalho solicitado para obtenção de nota na disciplina de Projetos de máquinas apresentado na Universidade Paulista – UNIP.
Orientador: Prof. Fábio Jamel
MANAUS / AM
2021
RESUMO
A junção de dois materiais com alguns anéis elásticos, porcas e arruelas parece tão simples e que até mesmo pode criar duvidas com relação a segurança do material que esta sendo utilizado. Com isso este trabalho tem como tema os elementos de união, que ira explicar e apresentar os tipos elementos de união tanto os desmontáveis como fixos e flexivos. Suas principais características da sua fabricação, a utilização em relação a peça que será unida e as diferenças de materiais.
INTRODUÇÃO
Na maioria dos equipamentos, peças pequenas e grandes, são utilizados em vários tipos de componentes e matérias cada um com sua funcionalidade. Umas delas são os elementos de união (E.U), que tem como função unir peças ou objetos para que se construa tal equipamento. Os elementos de união tem suas variáveis formas, utilidade, posição, material.
 Os elementos de união podem ser tanto moveis como fixos ou flexivo, sendo que eles tem uma grande variedade de uso em relação a tipo de peça união que será utilizado no material. Um desses mais utilizado é o parafuso um elemento de fixação de corpo cilíndrico e varia de tamanho e espessura. Os parafusos são usado geralmente juntos com as porcas e arruelas assim sendo um elemento de união de fácil manuseio muito eficiente em união de diversos matérias. 
E.U. DESMONTAVEIS
Mancais
Os mancais são elementos de máquinas usados como apoio para os eixos e árvores. A parte do eixo que é introduzida no mancal é denominada de munhão. Devido ao atrito existente entre as superfícies de contato existe no mancal um elemento que tem como função reduzir o atrito e também facilitar a manutenção. Este elemento pode ser: de Bucha ou de Rolamento. Quando o mancal possui uma bucha é denominado de mancal de deslizamento devido ao tipo de atrito que neste caso é de deslizamento(fricção). Quando o mancal possui um rolamento é denominado de mancal de rolamento devido ao atrito de rolamento.
Os mancais de deslizamento possuem uma bucha que tem a função de receber o atrito direto com a superfície do eixo. De acordo com o tipo de esforço, podemos classificar os mancais em:
Mancais para cargas radiais;
Mancais para cargas axiais(mancal de encosto ou escora);
Mancais para cargas radiais e axiais.
Os mancais de rolamento as superfícies em movimento são separadas por esferas ou roletes e então, o atrito de fricção é substituído pelo atrito de rolamento. Como a área de contato é pequena e as tensões são grandes, as partes girantes dos rolamentos são confeccionadas de materiais duros e de alta resistência. A maior vantagem dos mancais de rolamentos é que o atrito na
partida é pequeno praticamente igual ao de operação em contraste com o atrito
inicial de metal contra metal dos mancais de fricção. Os rolamento podem ser classificados:
· Quanto ao esforço suportado em radiais, axiais e mista
Radiais - não suportam cargas axiais e impedem o deslocamento no sentido; Transversal ao eixo;
Axiais - não podem ser submetidos a cargas radiais. Impedem o deslocamento no sentido axial, isto é, longitudinal ao eixo;
Mistas - suportam tanto carga radial como axial. Impedem o deslocamento tanto no sentido transversal quanto no axial.
· Quanto aos seus elementos rolantes. De esfera de rolo e de agulha
De esferas - os corpos rolantes são esferas. Apropriados para rotações mais elevadas.
De rolos - os corpos rolantes são formados de cilindros, rolos cônicos ou barriletes Esses rolamentos suportam cargas maiores e devem ser usados em velocidades menores.
De agulhas - os corpos rolantes são de pequeno diâmetro e grande comprimento. São recomendados para mecanismos oscilantes, onde a carga não é constante e o espaço radial é limitado.
Parafusos
Dentre os elementos de fixação, pode-se dizer que os parafusos são os mais utilizados. São elementos de corpo cilíndrico e comprimento de corpo variável, onde, sobre este corpo, há filetes de roscas. Estas roscas podem ser de diferentes especificações e trabalham em conjunto com porcas, com as mesmas características de roscas.
Os parafusos diferenciam-se por seu tipo de cabeça, corpo, rosca, diâmetro e comprimento da área roscada. Com relação à cabeça os parafusos podem ter cabeça sextavada, quadrada, abaulada, cilíndrica, cônica, com fenda, fenda cruzada, etc.
O corpo do parafuso pode ser com rosca inteira ou rosca parcial, sendo que as roscas podem ser do tipo whitworth, métrica e americana. Os parafusos podem ser utilizados pra diversas aplicações, como unir ou fixar aços, madeira, borracha, alvenaria e polímeros. O graus ou classe do parafuso indicam o quanto este suporta de carga antes de seu rompimento, por isso quanto maior o grau, maior a tensão suportada.
Porcas
A porca é uma peça cuja forma pode ser hexagonal, sextavada, quadrada ou cilíndrica, geralmente metálica, com um furo roscado, no qual pode ser encaixado um parafuso, ou uma barra roscada. Em conjunto com o parafuso, a porca é um acessório amplamente utilizado na união de peças, ou, em alguns casos, para auxiliar na regulagem. A sua parte externa apresenta vários formatos, visando atender aos inúmeros tipos de emprego, fazendo com que porcas sejam utilizadas como elementos de fixação e/ou como de transmissão.
Existem diversos e variados tipos de porcas, conforme citados a seguir:
Porca castelo – é a uma porca hexagonal com seis entalhes radiais, coincidentes dois a dois, os quais se alinham com um furo no parafuso, possibilitando a passagem de uma cupilha para travar a porca. 
Porca cega (ou remate) – esse tipo de porca apresenta uma das extremidades do furo rosqueado encoberta, ocultando a ponta do parafuso, pode ser feita de aço ou latão, geralmente é cromada, possibilitando um acabamento de boa aparência. 
Porca borboleta – a porca borboleta apresenta saliências que proporcionam o aperto manual. Geralmente fabricada em aço ou latão, é utilizada quando são necessárias e frequentes a montagem e a desmontagem das peças. 
Contraporcas – de uma forma geral, as porcas sujeitas a cargas de impacto e vibração apresentam tendência a afrouxar, o que pode originar agravos às máquinas e equipamentos. Dessa forma, utiliza-se como forma de travamento, outra porca, denominada contraporca. Para a operação de travamento utilizam-se duas chaves de boca.
Pinos
Pinos são elementos de fixação móveis de corpo cilíndrico que servem para unir duas ou mais peças e alinhar furos concêntricos. Podem ter cabeça ou não, serem cônicos, fixos com rosca ou fixos com contra pinos e podem ser colocados com ajuste por interferência ou ajuste com folga, dependendo do tipo de aplicação. 
Existe um tipo diferenciado de pino que não são utilizados para ajuste com interferência, os chamados pinos elásticos, os quais são feitos em aço mola com uma ranhura na lateral e são ocos. Este tipo de pino, ao ser colocado no furo, exerce uma pressão em sua própria parede.
Contrapino
são fabricados com um arame semi-circular que, ao ser dobrado, deixa-se as extremidades com diferentes comprimentos possibilitando sua dobra. É um elemento de fácil manuseio que pode ser inserido em um furo na ponta de eixos ou em furos na ponta de parafusos, principalmente quando se usa porcas castelo. Possibilita o travamento da porca sobre o parafuso ou o travamento de pinos em orifícios
Cupilhas
cupilhas é uma haste ou arame com forma semelhante à de um meio-cilindro, dobrado de modo a fazer uma cabeça circular e tem duas pernas desiguais. Introduz-se o contrapino ou cupilha num furo na extremidade de um pino ou parafuso com porca castelo. As pernas do contrapino são viradas para trás e, assim, impedem a saída do pino ou da porca durante vibrações das peças fixadas.Anéis elástico
Este tipo de elemento de fixação é utilizado, principalmente como trava, sendo empregado na retenção e segurança em eixos ou furos, impedindo o deslocamento axial de peças ou componentes e posicionando ou limitando o curso de uma peça deslizante sobre um eixo. São fabricados de aço mola sob forma de anéis incompletos, apresentando assim uma determinada elasticidade. O anel pode ser alojado em um canal circular ou ranhura. Quando o anel é instalado sobre um eixo, é denominado de anel externo, e quando é instalado dentro de um furo, é denominado de anel interno.
O anel elástico é um elemento de fixação que apresenta as seguintes funções:
· Impedir os deslocamentos axiais de peças ou componentes.
· Posicionar ou limitar o curso de uma peça ou conjunto deslizante sobre um eixo. 
Arruelas
É um elemento circular provido de um furo central, têm a função de distribuir igualmente a força de aperto entre porca, o parafuso e as partes montadas. Em algumas situações, também funcionam como elementos de trava.
Os materiais mais utilizados na fabricação das arruelas são; aço-carbono, cobre e latão.
Existem vários tipos de arruela: lisa, de pressão, dentada, serrilhada, ondulada, de travamento com orelha e arruela para perfilados, sendo que cada uma tem sua utilidade.
· Arruela lisa – distribui igualmente o aperto e melhora o aspecto do conjunto. Por não ter elemento de trava, é utilizada em órgãos de máquinas.
· Arruela de pressão – utilizada em conjuntos mecânicos submetidos a grandes esforços e vibrações. Esta arruela funciona também como elemento de trava, evitando o afrouxamento do parafuso e da porca. É também utilizada em conjuntos que sofrem variação de temperatura. (automóveis, prensas).
· Arruela serrilhada - tem basicamente as mesmas funções da arruela dentada. Apenas suporta maiores esforços.
· Arruela ondulada - não possui cantos vivos. É indicada, especialmente, para superfícies pintadas, evitando danificar o acabamento. Sua utilização é indicada para equipamentos que possuem acabamento externo constituído de chapas finas.
· Arruela de travamento com orelha – utiliza-se esta arruela dobrando-se a orelha sobre um canto vivo da peça. Em seguida, dobra-se uma aba da orelha envolvendo um dos lados chanfrados do conjunto porca/parafuso.
· Arruela para perfilados – muito utilizada para montagens que envolvem cantoneiras ou perfis em ângulo. Devido ao seu formato de fabricação, este tipo de arruela compensa os Ângulos e deixa perfeitamente paralelas as superfícies a serem parafusadas.
E.U. FIXAS
Soldas
O processo de união por soldagem envolve a fusão de um material de enchimento e/ou do material base, obtendo - se, a partir da solidificação dos materiais fundidos, uma peça contínua, através da união de duas partes distintas. Atualmente é o processo de união mais empregado na fabricação de componentes estruturais.
Tipos de Soldagem Os processos de soldagem podem ser classificados em três tipos, os quais são:
· Fusão do Material de Enchimento
· Fusão do Material Base e do Material de Enchimento
· Fusão do Material Base
Fusão do Material de Enchimento: neste processo, o material de enchimento apresenta um ponto de fusão inferior ao metal base, e este é posicionado entre as peças a serem unidas. A junta é aquecida, havendo a fusão do material de enchimento, que por capilaridade escoa entre as peças a serem unidas. Uma vez cessada a fonte de calor, há a solidificação do material de enchimento, havendo a união entre as peças. Exemplo: brasagem (brazing) e solda fraca (soldering) O material de enchimento é usualmente uma liga a base de estanho ou prata.
Fusão do Material Base e do Material de Enchimento: neste processo de soldagem ocorre a fusão do material de enchimento e do material das peças que compõem a união, denominado de material base. Com a utilização de uma fonte de calor, funde-se o material de enchimento e o material base, formando uma poça de material liquefeito. Cessando a fonte de calor há a solidificação deste material, havendo a formação de uma peça contínua, ou seja, há uma completa união entre as partes que compõem a junção. Dentre estes processos podem ser citados:
Soldagem a gás (oxi-acetileno): utiliza o calor gerado por uma chama como fonte para fusão dos materiais.
Soldagem a arco-elétrico: Utiliza o calor gerado por uma arco elétrico, formado entre um eletrodo e as peças a serem unidas. Tipos:
· Soldagem Manual com Eletrodo Revestido
· Soldagem MIG ( Metal Inert Gas)
· Soldagem TIG ( Tungsten Inert Gas)
· Soldagem Manual com Eletrodo Revestido (SMAW e MMA)
Rebites
É um elemento de fixação empregado em uniões permanentes, sendo formado por um corpo cilíndrico e uma cabeça, fabricado em alumínio, cobre ou latão. Usado para fixação permanente de duas ou mais peças com larga escala de emprego na fabricação de aviões, união de chapas, navios e fabricação de utensílios de alumínio. Em relação aos tipos de cabeças, os rebites podem ser classificados como:
· Rebite de cabeça redonda larga
· Rebite de cabeça redonda estreita
· Rebite de cabeça escareada chata
· Rebite de cabeça escareada estreita
· Rebite de cabeça cilíndrica escareada – geralmente utilizado em superfícies de chapas de até 7 mm
Em relação às especificações, os rebites podem ser determinados conforme o: 
· Tipo de material
· Tipo de cabeça
· Diâmetro do corpo em mm
· Comprimento útil do rebite
E.U. FLEXIVEIS
As molas da Figura são elementos de máquinas que tem a função de armazenar energia, assim como absorver ou amortecer choques e vibrações. Possuem também a capacidade de sofrer grandes deformações voltando ao seu estado inicial. Estes elementos flexíveis tem a característica de transmitir potência através de distâncias relativamente grandes, substituindo engrenagens, eixos, mancais ou dispositivos similares de transmissão de potência. 
As molas são órgãos mecânicos usados para exercer forças, para prestar flexibilidade, e para armazenar energia na forma de energia mecânica de deformação elástica. Podem ser classificadas quanto à sua forma e natureza dos esforços que as solicitam. Quanto à forma geométrica, as molas podem ser helicoidais (forma de hélice) ou planas e, quanto ao esforço que suportam, as molas podem ser de tração, de compressão ou de torção.
· No dimensionamento de uma mola há, em geral, a necessidade de atender aos seguintes fatores:
· Permitir o alojamento da mola no espaço disponível.
· Satisfazer os requisitos de rigidez.
· Enquadrar os valores do deslocamento e da força máximos aos valores impostos pelo projeto.
· Satisfazer a condição de resistência nas condições estáticas e de fadiga.
De acordo com o tipo de aplicação e material de fabricação, as molas podem apresentar diferentes formas e tamanhos.
Molas helicoidais: Correspondem ao tipo de mola mais usada na área da mecânica. Em geral, elas são produzidas a partir de barra de aço, sendo enrolada em forma de hélice cilíndrica ou cônica e cuja seção pode ser retangular, circular, quadrada, etc. Em geral, a mola helicoidal é enrolada à direita. Caso for enrolada à esquerda, o sentido da hélice deve ser indicado no desenho. As molas helicoidais podem atuar por meio de compressão, tração ou por torção.
Classificação das molas helicoidais:
· Mola helicoidal de compressão – formada por espirais, de forma que, quando comprimida por alguma força, o espaço existente entre as espiras diminui, reduzindo o comprimento da mola. 
· Mola helicoidal de tração – esta mola, além das espiras, possui ganchos nas extremidades, os quais são chamados de olhais. Para que este tipo de mola possa realizar a sua função, é necessário que seja esticada, aumentando o seu comprimento. Já, em estado de repouso, volta ao seu comprimento normal. 
· Mola helicoidal de torção – além das espiras, também apresenta dois braços de alavancas. É através desses braços que as molas de torção são solicitadas, de forma que, durante o seu funcionamento, a mola apresente uma pequena deformação em seu diâmetro de enrolamento.
Molas planas: São molas produzidas a partir de material planoou em fita, com formato simples e podem ser definidas como: feixe de molas, prato e espiral.
· O feixe de molas é obtido através de diversas peças planas cujo comprimento é variável, acomodadas de forma que permaneçam retas sob a ação de uma dada força.
· As molas prato possuem a forma de um tronco de cone cujas paredes apresentam seção retangular. De uma forma geral, as molas prato funcionam associadas entre si, empilhadas, formando colunas, as quais dependem da necessidade que se tem em vista.
· A mola em espiral apresenta a forma de espiral ou caracol, sendo produzida, em geral, sob forma de barra ou lâmina com seção retangular. A mola espiral é enrolada de tal forma que todas as espiras ficam concêntricas e coplanares
CONCLUSÃO
Portanto os elementos de união tem uma grande variação e especificações de aplicação em materiais. Porem todos tem um bom resultado com relação a fixação independe da onde será usado, se é no eixo ou numa chapa a fixação ficara segura de acordo com o tipo de peça que será usada para este trabalho. Dessa forma esses tipos de materiais que serve para fixação de alguma peça tem muita contribuição na hora de fazer uma junção de peças, tanto simples de aperta um parafuso numa chapa, quando usar um mancal móvel para suportar cargas aplicadas em eixo, enquanto ele gira.
REFERENCIAL BIBLIOGRAFICO
(s.d.). Acesso em 29 de 08 de 2021, disponível em Secretaria da educação do ceará:https://www.seduc.ce.gov.br/wp-content/uploads/sites/37/2011/10/mecanica_elementos_de_maquinas.pdf
edisciplinas. (2020). Acesso em 29 de 08 de 2021, disponível em https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/5696376/mod_resource/content/1/PMR3103%20%20A5%20Fixa%C3%A7%C3%A3o%20Introdu%C3%A7%C3%A3o%20Rebites%20Solda-2020.pdf
Alessandro de Franceschi, M. G. (04 de 2020). e-Tec Brasil. Acesso em 30 de 08 de 2021, disponível em https://www.ufsm.br/app/uploads/sites/342/2020/04/ELEMENTOS-DE-M%C3%81QUINAS.pdf